¿Qué es la corrosión?
Cualquier estructura metálica sumergida en un electrolito, ya sea el suelo, agua dulce, agua de mar u hormigón, está naturalmente sujeta a la degradación a través del fenómeno que todos conocemos como corrosión; es decir, el fenómeno electroquímico que conduce al deterioro de los elementos metálicos. Esto significa que todos los medios de transporte que utilizan líneas subterráneas o sumergidas, como las redes de transporte de gas, agua y petróleo, están sometidas a fenómenos de corrosión, lo que implica enormes costes de mantenimiento por fugas en las líneas, paradas de las plantas, sustitución de componentes, además de los problemas relacionados con la seguridad de las personas y el medio ambiente.
Cómo prevenir los fenómenos de corrosión
Para que se produzca la corrosión, deben conjugarse estos cuatro elementos:
- Electrolito
- Ánodo
- Cátodo
- Conexión metálica
Por lo tanto, para detener o reducir el proceso de deterioro, será necesario eliminar al menos uno de los cuatro componentes mencionados.
La protección catódica para prevenir la corrosión
Para evitar la corrosión de los metales, existen varios métodos. En concreto, en este artículo nos ocuparemos de la protección catódica, una técnica electroquímica que sirve precisamente para frenar el fenómeno de la corrosión de las estructuras metálicas puestas en contacto con un ambiente conductivo, es decir, que contenga suficientes iones para conducir la electricidad (como el suelo o el agua, especialmente el agua de mar).
Un material metálico colocado en un ambiente conductivo es objeto de un fenómeno conocido como efecto batería; es decir, se puede crear un flujo de corriente desde el tubo hacia su entorno, lo que provoca la disolución del metal.
Un metal llega a corroerse en el punto donde la corriente se separa del ánodo.
Para desarrollar la corrosión, los elementos analizados anteriormente dan lugar a los siguientes fenómenos:
- Una corriente fluye a través del electrolito desde el ánodo hasta el cátodo y vuelve al ánodo a través de la conexión metálica.
- La corrosión se produce cuando la corriente se separa del metal (tubería, estructura, etc.) y entra en contacto con el suelo (electrolito). La zona donde se separa la corriente se denomina zona anódica. La corrosión, por tanto, se produce en la zona anódica.
- La corriente vuelve entonces al cátodo; de hecho en esta zona no hay ningún fenómeno de corrosión. Alrededor del cátodo se produce el fenómeno de la polarización (formación de una película de pasivación) que reduce el flujo de la corriente de corrosión.
La corrosión en las tuberías metálcias enterradas
En cuanto a las tuberías metálicas enterradas, el fenómeno de la corrosión galvánica puede generarse como consecuencia de diversos factores. Los principales son:
- Contactos metálicos entre materiales diferentes o entre aleaciones diferentes del mismo metal (por ejemplo, juntas de conexión) que tengan un potencial electroquímico diferente;
- Presencia de corrientes parásitas (por ejemplo, cerca de ferrocarriles u otros sistemas de protección catódica);
- Presencia de potenciales electroquímicos debidos a terrenos de diferente tipo (por ejemplo, arcilla-arena, respectivamente zona anódica la primera y zona catódica la segunda).
El flujo de corriente es causado por una diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo. El nivel de protección catódica se define como el valor del potencial por debajo del cual el acero no puede corroerse.
Para el acero al carbono enterrado, el nivel de protección se mide con respecto a un electrodo de referencia del tipo Cu/CuSO4 en contacto directo con el suelo y se fija convencionalmente en -850 mV CSE en condiciones de resistividad inferiores a 100 Ohm*m.
Cualquier corriente considerada como flujo que se separa de la tubería provoca corrosión. La idea básica es suministrar electrones a la estructura metálica (tubería subterránea o de otro tipo) para evitar la disolución del metal.
Control de la corrosión
En general, el control de la corrosión se realiza de la siguiente manera:
- Sistema de ánodos galvánicos (o de sacrificio)
En los sistemas de ánodos galvánicos, la estructura metálica (subterránea) que hay que proteger se conecta a un metal menos noble, como el zinc o el magnesio.
Una vez conectados, forman una pareja galvánica. El ánodo de sacrificio se corroe a un ritmo más rápido de lo que lo haría por sí mismo, mientras que la estructura metálica actúa como cátodo y se corroe a un ritmo más lento de lo que lo haría por sí mismo.
Los ánodos se clasifican en función de la resistividad del entorno (suelo) y están hechos de materiales como el magnesio (Mg), el zinc (Zn) o el aluminio (Al). Suelen instalarse muy cerca de la parte que hay que proteger y se conectan a ella con un conductor aislado.
- Sistema de corriente impresa
Como alternativa al sistema de ánodos de sacrificio, también se puede proteger una estructura metálica mediante un sistema que utilice una fuente de alimentación externa.
El terminal negativo de la fuente de alimentación se conecta a la estructura que se desea proteger, mientras que el terminal positivo se conecta a un material inerte (ánodo). De este modo, se genera un flujo de corriente entre el ánodo y la parte que debe protegerse para frenar el ritmo de la corrosión.
Los ánodos se conectan a una fuente de alimentación de corriente continua, como un trafo-rectificador o un generador. El principio es el mismo que el anterior, salvo que los ánodos están hechos de materiales resistentes a la corrosión, como el grafito, el hierro silicio, las aleaciones de plomo y plata o el platino.
La corriente necesaria para garantizar la protección contra la corrosión varía considerablemente en función de la superficie a proteger, el tipo de revestimiento utilizado, el tipo de suelo y otros factores, desde unos pocos µA hasta varios A.
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